先进燃烧技术课件.ppt

1、v燃油雾化颗粒大，有时火焰中甚至出现雪花点；v液雾与助燃空气掺混不均匀；v雾化介质耗量太大，导致火焰温度降低，烟气排放量 大v火焰的长度、锥角和形状不符合炉膛及加工工艺的要 求v有时局部高温区过热，烧嘴易结焦、堵塞；v重渣油无法冷态点火；v烧用重、渣油的锅炉有时冒黑烟、严重污染环境。 燃油锅炉效率低污染物排放高的原因燃料烟气高效喷嘴燃油锅炉节能途径燃油锅炉节能途径空气 200-300 余热回收燃烧传热强化技术 污染控制 乳化重油是指在不同标号的重油中，加入10%-25%的水和微量乳化剂、微量的催化燃烧剂，在适当温度条件下经过乳化合成，将水以微小颗粒均匀分散于重油之中，形成油包水或水包油稳定状态

2、的新型燃料油。新型环保 节能燃料 乳化重油 乳化油微爆乳化油微爆完全燃烧完全燃烧V2O3V2O5困难过剩空气过剩空气系数低系数低SO2 SO3催化 NOx N2 火焰峰值温度低火焰峰值温度低污染物排放量降低乳化油燃烧乳化油燃烧关键关键研发研发高效高效喷嘴喷嘴燃烧燃烧技术技术方案方案技术关键技术关键现用进口以及国产燃油烧嘴技术国际上通用的压力雾化和气动雾化燃烧技术，大体上还是上世纪七十、八十年代的技术，存在固有缺陷，不适于燃用劣质燃料油，需作较大技术改进。燃油烧嘴技术落后必须采用先进的燃烧技术研制出适合燃用乳化油的烧嘴，才能大幅度地提高劣质质油的燃烧效率降低污染遗憾遗憾 喷嘴的应用范围几乎包含所

3、有工业领域、交通运输、农业生产，以及人民日常生活。除了人们熟知的燃用各种燃料（气体、液体和固体燃料）的燃烧设备和装置外，在非燃烧工业上如喷涂、采油等领域内也有着广泛的应用。 喷雾工质的种类喷雾工质的种类 （1）气态工质 天然气、液化石油气、生物气等； （2）液态工质 石油系液体燃料、新型液体燃料等； （3）固态工质 煤粉、喷涂粉料、清除砂料、丸料等； （4）两相工质 煤浆、料浆、涂料（油漆）等。 工业和民用热工设备目前应用以石油及其二次加工产物为代表的液体燃料相当普遍。例如煤油、汽油、柴油、重油等液体燃料已广泛用于锅炉、内燃机、燃气轮机和冶金炉中，其消耗量相当可观，因而进行液体燃料燃烧的研究，

4、对节约能源，减少环境污染具有重要意义。 液体燃料雾化技术在漫长的发展历程中，其主要经历了三个技术上的创新： 1、空气雾化技术 2、压力雾化与空气雾化相结合 3、气泡雾化技术 (4) (4) 超声波雾化喷嘴。超声波雾化喷嘴。(3) (3) 介质雾化喷嘴；介质雾化喷嘴；(2) (2) 机械雾化喷嘴；机械雾化喷嘴； (1) (1) 压力雾化喷嘴；压力雾化喷嘴；喷嘴按照其工作原理的不同大致可以分成下面几类：机械雾化喷嘴机械雾化喷嘴 1 1、直射式喷嘴、直射式喷嘴直射式喷嘴直射式喷嘴 1892年狄塞尔首先在柴油机上使用这种喷嘴。 这是最古老，最直接的一种喷嘴，燃油在压力差作用下产生高速射流，使燃油雾化。

5、对油压的要求较高 ；雾化细度与喷嘴直径关系很大；流量调节范围较小。离心式喷油嘴离心式喷油嘴的基本结构的基本结构离心式喷油嘴离心式喷油嘴的工作原理的工作原理 2 2、离心式喷油嘴、离心式喷油嘴转杯式机械雾化喷油嘴转杯式机械雾化喷油嘴 3 3、转杯式喷油嘴、转杯式喷油嘴1-1-空心轴；空心轴；2-2-旋杯旋杯；3-3-一次风导流片；一次风导流片；4-4-一次风机一次风机叶轮叶轮；5-5-电动机；电动机；6-6-传动带轮；传动带轮；7-7-轴承；轴承；、- - 一、二次风一、二次风转盘式雾化器转盘式雾化器的常用结构的常用结构4 4、转盘式转盘式雾化喷嘴雾化喷嘴1-1-盘盖；盘盖；2-2-铆钉；铆钉；

6、3-3-盘盖盘盖1-1-圆盘；圆盘；2-2-喷管喷管 离心式喷嘴的雾化效果要明显优于直射式喷嘴，但离心式喷嘴同样需要很高的供油压力，流量的调节范围也比较小。而且它们对粘度都特别敏感，因此直射式和离心式喷嘴都不适合雾化高粘性燃油。(1)内混型 (2)外混型气动雾化喷嘴气动雾化喷嘴 介质雾化喷嘴介质雾化喷嘴 1 1、气动雾化喷嘴、气动雾化喷嘴 气动雾化喷嘴依靠一定压力的空气（压缩空气或蒸汽），形成高速气流，使气体与燃油之间形成很高的相对速度，以达到雾化的目的。 优点：可以在较低的供油压力下获得良好的雾化效果；使用高粘度燃油时仍然可以获得较高的雾化质量；工作状况可以在较大的范围内调节。 缺点：气动雾

7、化喷嘴的雾化剂耗量很大，从而增加了能耗。气动雾化喷嘴的雾化机理及优点：气动雾化喷嘴的雾化机理及优点：几种几种气泡雾化喷嘴结构示意图气泡雾化喷嘴结构示意图2 2、气泡雾化喷嘴、气泡雾化喷嘴国内及国外的国内及国外的气泡雾化喷嘴示意图气泡雾化喷嘴示意图1-1-外套；外套；2-2-内腔；内腔；3-3-环形通道；环形通道；4-4-进进气道；气道；5-5-中间段；中间段；6-6-环形出口；环形出口；7-7-进油口；进油口；8-8-进油孔；进油孔；9-9-混合室；混合室；10-10-锥台；锥台；11-11-喷雾孔；喷雾孔；12-12-主进气主进气孔；孔；13-13-副进气孔；副进气孔；14-14-导流片；导

8、流片；15-15-锥形环腔锥形环腔气泡雾化喷嘴的雾化机理及优点：气泡雾化喷嘴的雾化机理及优点： 压缩空气以某种适当的方式注入到液体中，并使两者在喷嘴混合室内形成稳定的泡状两相流动；在离开喷嘴出口极短的距离内，由于气泡内外压差的剧烈变化，促使它急剧膨胀直至破裂，从而将包裹在其周围的液膜进一步破碎成为更加细微的液雾颗粒。气泡雾化主要是克服液体的表面张力达到雾化的目的，而气动雾化主要是靠克服液体的粘性力雾化。 优点优点：耗气量小、雾化质量高、雾化效果基本不受出口直径影响，而且气泡雾化喷嘴相对于其它类型喷嘴最显著的优点就是其雾化效果基本不受粘度的影响，因此比较适合雾化重、比较适合雾化重、渣油等粘度液体

9、燃料渣油等粘度液体燃料。超声波超声波雾化喷嘴示意图雾化喷嘴示意图特殊喷嘴特殊喷嘴(a) 1-(a) 1-内管；内管；2-2-外管；外管；3-3-隔离器；隔离器；4-4-超声波发生器；超声波发生器；5-5-锁紧压盖；锁紧压盖；6-6-油雾喷出口；油雾喷出口；(b) 1-(b) 1-汽汽( (气气) )室；室；2-2-环环间隙；环环间隙；3-3-喷嘴头喷嘴头( (谐振腔谐振腔) )；4-4-喷油口喷油口哈德曼式喷嘴结构示意图哈德曼式喷嘴结构示意图 1-1-壳体；壳体；2-2-气环；气环；3-3-调节环；调节环；4-4-外环；外环；5-5-分流片；分流片；6-6-喷头；喷头；7-7-气芯；气芯；8-

10、8-套管套管 燃油通过旋流室和雾化片先进行一级机械雾化，在雾化室出口处外围有一环形共振腔槽。蒸汽或压缩空气流过环形腔体时，高速气流产生超声波振动，对油雾作二级雾化。新型高效喷嘴设计新型高效喷嘴设计机械雾化机械雾化气泡雾化气泡雾化气动雾化气动雾化新型高效喷嘴外形新型高效喷嘴外形实验装置和仪器实验装置和仪器 空 压 机箱罐空气水缓冲喷嘴实验流程图实验流程图 实验仪器实验仪器 APV 标准光路布局标准光路布局 前向前向6060接收接收 冷态实验结果冷态实验结果 喷雾照片喷雾照片 某工况下-100mm处SMD分布图 液体流量特性曲线 01020304050607080-80-302070R(mm)SM

11、D/mALR=0.115ALR=0.253ALR=0.418ALR=0.651ALR=0.70805010015020000.050.10.150.20.250.3ALRMl/kg/h 实验发现与原喷嘴相比，新设计喷嘴具有良好的雾化性能和较宽的调节比，更适合于各种高粘度液体燃料。原有燃烧系统原有燃烧系统 改造后燃烧系统改造后燃烧系统燃烧系统改造燃烧系统改造新型喷嘴的使用新型喷嘴的使用工作特点以及燃烧情况对比工作特点以及燃烧情况对比 原进口燃烧机喷嘴原进口燃烧机喷嘴新型喷嘴新型喷嘴纯气动旋流雾化方式，两级雾化，雾化效果欠佳纯气动旋流雾化方式，两级雾化，雾化效果欠佳气泡雾化和气动雾化方式结合，为三

12、级雾化，两次爆破，雾化效果很好气泡雾化和气动雾化方式结合，为三级雾化，两次爆破，雾化效果很好燃用油料为柴油，供气为压缩空气，仅一股雾化气燃用油料为柴油，供气为压缩空气，仅一股雾化气燃料油为重油、渣油、油浆和煤焦油掺混后的乳化油燃料油为重油、渣油、油浆和煤焦油掺混后的乳化油油量、气量，油量的调节范围较小，压缩机供气量有限油量、气量，油量的调节范围较小，压缩机供气量有限进、回油电磁阀控制进、回油量，气量电磁阀控制第二股雾化气（压进、回油电磁阀控制进、回油量，气量电磁阀控制第二股雾化气（压缩空气），第一股雾化气（压缩空气或是蒸汽）改为手动控制，喷嘴缩空气），第一股雾化气（压缩空气或是蒸汽）改为手动控

13、制，喷嘴的操作弹性大大增大的操作弹性大大增大火焰呈橘黄色火焰呈橘黄色原进口燃烧机喷嘴原进口燃烧机喷嘴新型喷嘴新型喷嘴火焰明亮白炽，颜色较原来浅火焰明亮白炽，颜色较原来浅燃用乳化油时直冒黑烟燃用乳化油时直冒黑烟在额定负荷的稳态条件下，锅炉排放烟气基本符合国家在额定负荷的稳态条件下，锅炉排放烟气基本符合国家锅炉大气，污染物排放标准锅炉大气，污染物排放标准GB13271-2001的有关规定的有关规定燃油锅炉改烧乳化油技术关键燃油锅炉改烧乳化油技术关键热力核算热力核算喷嘴设计喷嘴设计热力系统改造热力系统改造中国石油大学清洁燃烧与传热中国石油大学清洁燃烧与传热强化实验室（强化实验室（05460546）83911438391143